2024国产算力产业链受益环节、产业趋势和重点标的分析报告

2024年深度行业分析研究报告 目录 contents 2 国产算力产业链受益 3 算力产业趋势和重点标的 目录 1 AI算力三要素 3月，英伟达推出Blackwell芯片，6月初，英伟达公布整体芯片计划，预计将于2025年推出BlackwellUltra，2026年推出名为“Rubin”的下一代AI平台，该平台将采用HBM4内存。 海光深算二号已经发布并实现商用，深算二号实现了在大数据处理、人工智能、商业计算等领域的商业化应用，具有全精度浮点数据和各种常见整型数据计算能力，性能相对于深算一号实现了翻倍的增长。深算三号研发进展顺利。 图表1英伟达新一代产品序列图表2海光产品序列 大模型趋于分化，通用和垂直两条道路。美国模型聚焦通用，国内模型聚焦垂直行业。 通用大模型：参数普遍达上千亿甚至万亿，需要高算力进行模型训练，适用性广，如谷歌“BERT”、OpenAI“GPT”等。 垂直大模型：参数普遍几十到上百亿，所需算力小于通用模型，但对数据的专有性要求高，行业客户更易接受，能够看到明显受益。如华为“盘古”大模型。 AI煤流检测 全景视频拼接 智能选洗煤 智能应 用梅安森云鼎科技龙软科技科达自控山源科技华夏天信 华洋通信阳光三极精英数智江苏三恒 图表3GPT性能比较 图表4华为矿山大模型边缘算力图谱梳理 系统 矿鸿OS系统 数字平台 AI 硬件 AI模块 智能小站 AI服务器 紫光股份 拓维信息三旺通信卓易信息 2022年中国数据中心耗电量2700亿千瓦时，其中智能算力总规模已达到197EFLOPS，年耗电量约730亿度电：到2027年，全国数据中心的耗电量将达到1.1万亿千瓦时，占全社会用电量的比重将达到8.6%。 2024年至2030年，我国GPU算力集群年度总耗电量将增长约10倍，年复合增长率为49.8%，新增的GPU算力集群功耗远低于我国新能源装机容量的增长。 图表5数据中心交换芯片吞吐量高速演进图表6全球GPU算力集群电力消耗及占比的测算 2023 2024 2025 2026 2027 智能算力年均涨幅 50% 50% 50% 50% 50% 智能算力数据中心耗电量（亿千瓦时） 1100 1650 2475 3713 5569 通用算力及存储类数据中心年均涨幅 18% 18% 18% 18% 18% 通用算力及存储类数据中心耗电量（亿千瓦时） 2321 2738 3231 3813 4499 数据中心总耗电量（亿千瓦时） 3421 4388 5706 7526 10068 同比增长 27% 28% 30% 32% 34% 全社会用电量（亿千瓦时）6 92241 97775 103642 109861 116452 数据中心耗电量占比 3.7% 4.5% 5.5% 6.9% 8.6% 1200 1000 800 600 400 200 0 GPU算力集群电力消耗（TWh）占全球电力消耗的比重（%） 2.8 1058 3 2.3 2 1.7 2 1.1 1 0.6 1 0.1 29 0.3 85 0 175 316 503 705 906 3.2 2023年2024年2025年2026年2027年2028年2029年2030年 3.5 .5 .5 .5 0 2 国产算力产业链受益 3 算力产业趋势和重点标的 目录 contents 1 AI算力三要素 交换机 算力云 液冷 •紫光股份 •菲菱科思 •共进股份 •首都在线 •优刻得 •青云科技 •云赛智联 •英维克 •佳力图 •申菱环境 •高澜股份 •中科曙光 •海光信息 •寒武纪 •中兴通讯 •紫光股份 •神州数码 •拓维信息 •工业富联 •浪潮信息 •中际旭创 •光迅科技 •华工科技 •天孚通信 •源杰科技 •博创科技 •新易盛 •新亚电子 •沃尔核材 •神宇股份 •兆龙互连 •润泽科技 •首都在线 •数据港 •宝信软件 •奥飞数据 •润建股份 •恒为科技 •亚康股份 •新炬网络 •亚康股份 算力核心产业包括以软硬件的方式对外提供计算与服务能力，硬件主要包括AI芯片、光模块、高速铜缆、服务器、交换机、智算中心、可视化运维、液冷等。 AI芯片 服务器 光模块 高速铜互联 数据中心 可视化运维 2023年10月，美政府出台新的芯片出口管制规定，阻止美国芯片制造商规避政府限制向中国出售半导体，对性能满足以下条件的芯片实施出口管制： (1)总计算能力TPP达到或超过4800的芯片；(2)TPP达到或超过1600且PD达到或超过5.92的芯片；(3)2400≤TPP<4800，且1.6≤PD<5.92的芯片；(4)1600≤TPP，且3.2≤PD<5.92的芯片。 受此影响，英伟达无法向我国出口高算力AI芯片。 性能参数 V100PCle A10080GBPCle A80080GBPCle H10080GBPCle FP64 7TFLOPS 9.7TFLOPS 26TFLOPS FP32 14TFLOPS 19.5TFLOPS 51TFLOPS FP16TensorCoreGPU显存 32/16GBHBM2 312TFLOPS80GBHBM2e 756.5TFLOPS 80GB GPU显存带宽 900GB/s 1935GB/s 2TB/s 是否被限制 否 是 是 据《华尔街日报》报道，中国推动替代外国技术的重点是将美国芯片制造商从中国电信系统中剔除。电信运营商在2027年前逐步淘汰作为其网络核心的外国处理器，此举将打击美国芯片巨头英特尔和AMD。 23年12月26日，中国信息安全测评中心公布了安全可靠测评结果公告一级获证企业名单，其中在获批的18款处理器全部来自中国企业，包括鲲鹏、飞腾、龙芯、海光等芯片，英特尔和AMD均不在列。 图表7华尔街日报图表8中央处理器（CPU）可靠测评结果 序号 产品名称 送测单位 安全可靠等级 序号 产品名称 送测单位 安全可靠等级 1 鲲鹏920 深圳市海思半导体有限公司 I级 10 飞腾FT-2000+ 飞腾信息技术有限公司 I级 2 龙芯3C5000L 龙芯中科技术股份有限公司 I级 11 盘古M900 海思技术有限公司 I级 3 申威1621 无锡先进技术研究院 I级 12 飞腾腾云S2500 飞腾信息技术有限公司 I级 4 龙芯3A4000/3B4000 龙芯中科技术股份有限公司 I级 13 麒麟9006C 深圳市海思半导体有限公司 I级 5 龙芯3A5000/3B5000 龙芯中科技术股份有限公司 I级 14 海光C86-3G 海光信息技术股份有限公司 I级 15 麒麟990 深圳市海思半导体有限公司 I级 6 申威SW421 无锡先进技术研究院 I级 7 申威3231 无锡先进技术研究院 I级 16 海光2号C86 海光信息技术股份有限公司 I级 8 飞腾腾锐D2000 飞腾信息技术有限公司 I级 17 兆芯ZX-E 上海兆芯集成电路股份有限公司 I级 9 飞腾FT-2000 飞腾信息技术有限公司 I级 18 兆芯ZX-D 上海兆芯集成电路股份有限公司 I级 昇腾芯片—AI算力：320TFLOPS，最大功率310W，基于自研华为达芬奇架构3DCube技术，实现业界最佳AI，架构灵活伸缩，支持云边端全栈全场景应用。 鲲鹏芯片—通用算力：基于ARM架构授权，由华为自主设计完成，采用开放生态模式，为合作伙伴提供主板等部件，鲲鹏产业生态稳步发展，硬件伙伴出货占比已达95%以上 图表9华为FusionSphere2 图表10海思Ascend910 资料来源：CSDN、华为云社区、海思官网、上海证券报、华金证券研究所整理 usuesreirdi:d5:2903412167,,ddoocciidd::116655447281,,ddaattee::22002244--0066--2241,,ssggppjjbbgg..ccoomm •大规模的超级计算机集 •1024颗昇腾910AI处理器进行协同 •ResNet-50v1.5模型和ImageNet-1k数据集上的训练时间仅为59.8秒 •相当于200台英伟达的H100显卡 版本：Ascend-910架构：DaVinci 最大功耗：310W工艺：N7+半精度算力：320TeraFLOPS 整数精度算力：640TeraOPS 光模块：高速率、低功耗、低成本趋势明显 算力对互联需求倍增，带动光模块整体需求提升，随着光模块在数据中心互联中的成本占比不断攀升，高速率、低功耗、低成本成为行业主流趋势。 800G/1.6T将成为行业主流。数据中心交换芯片吞吐量2023年达到51.2Tb/s，2025年之后达到102.4Tb/s，800Gb/s和1.6Tb/s更高速率将成为实现高带宽数据交换的重要选择。 CPO/LPO/LRO等新形态将是长期迭代方向。CPO/LPO/LRO差异点主要是封装模式的不同，低功耗方面，相比于可插拔光模块，LPO 的功耗下降明显，与CPO的功耗接近。 图表11数据中心交换芯片吞吐量高速演进 图表12LRO内部结构 资料来源：《5G承载与数据中心光模块白皮书》，credo，中际旭创年报，华金证券研究所整理 根据Lightcounting预测，光模块的全球市场规模在2022-2027年或将以CAGR11%保持增长，2027年有望突破200亿美元，增长驱动力主要来自800G、1.6T、3.2T光模块需求，太网光模块销售的预测，将从2023年的12亿美元增至2024年的30亿美元和2025年的50亿美元。 根据英伟达GTC大会资料，HGXH100集群需要400GIB网络，GB200NVL72液冷集群需求800GIB网络，1.6T光模块需求有望放量。Marvell公司市场业务将从23年的34亿美金增长到28年的111亿美金，CAGR为27%，包括数据中心内部互联光互联，CAGR为25%；数据中心内部有源电缆DSP，CAGR为59% 图表13GB200NVL72网络需求图表14高速光模块技术路线图 LightCounting公布了最新版2023年全球光模块TOP10榜单，到2018年，大部分日本和美国厂商退出了这一市场，具体来看，2023年旭创科技首次排名第一，Coherent（Finisar）排名第二，中国厂商的整体表现来看，共有7家厂商入围。2023年，旭创科技（排名第1）、华为 （排名第3）、光迅科技（排名第5）、海信宽带（排名第6）、新易盛（排名第7）、华工正源（排名第8）、索尔思光电（排名第9）。 800G/1.6T/LPO/CPO齐发力，光模块演进进入落地新阶段。从2024OFC大会看来，1.6T光模块、硅光、LPO、CPO、相干通信、高速连接器等多项前沿创新技术在大会展现，国内企业中际旭创、新易盛、天孚通信、光迅科技、华工科技等在前沿高端领域均有布局，技术实力和量产能力全球领先。 图表152023年光模块全球前十大公司图表16OFC2024新产品展示 现场演示1.6T-LPO-DR8OSFP 模块 展示业界首款4x200GLPO并宣布8x100GLPO进入量产阶段 展出适配800G/1.6T和CPO光引擎系列组件产品 DAC高速线缆（DirectAttachCable）也可译为直接电缆或直连铜缆，由一根铜缆和两端的连接器模块组成，广泛应用于短距离存储区域网络、数据中心和高性能计算机连接。DAC包括无源铜缆（PCC）、有源铜缆（AAC）和有源电缆（AEC）。 AOC有源光缆（ActiveOpticalCable），将2只光模块与光缆封装在一起，实际上就是带光模块的光纤跳线。AOC一般长度比较短，最多也就几百米，最大的特点是光模块和光纤做成了一体，不可分离。 图表17AOC/DA